T91 ocelové trubky

T91 slitiny ocelové trubky je druh ocelové trubky, T91 ocel je nový typ martenitické oceli odolné vůči teplu vyvinuté ve spolupráci s americkou národní laboratoří jako Tree Ridge Laboratory a americkou společností spalovacího inženýrství Metallurgical Materials Laboratory. Je to snížení obsahu uhlíku na základě oceli 121MoV, přísné omezení obsahu síry a fosforu, přidání malého množství vanádu a niobiumu pro zlivování. Chemické složení oceli T91 podle ASTM 213/A213M-85C je uvedeno v tabulce 1. Německá ocel je označena jako X10CrMoVNNb91, japonská jako HCM95 a francouzská jako TUZ10CDVNb0901. Tabulka 1 % chemického složení oceli T91

T91 ocelové trubky

C 0,08-0,12

Mn 0,30-0,60

P ≤0,02

S ≤ 0,01

Si 0,20-0,50

Kč 8,00-9,50

Č 0,85-1,05

V 0,18-0,25

Nb 0,06-0,10

N 0,03-0,07

Ni ≤0,40

T91 ocel slitiny prvky hrát pevně rozpustné posilování, rozptýlení posilování a zlepšení oxidační odolnost oceli, odolnost vůči korozi, konkrétní analýza je uvedena níže.

Uhlík je nejzřejmějším prvkem pevně rozpustného posilovacího účinku oceli, s nárůstem obsahu uhlíku, krátkodobá pevnost oceli stoupá, plasticita a houževnatost klesají, pro T91 martensitní ocel, zvýšení obsahu uhlíku urychlí kulíření a koncentraci, urychlí redistribuci slitinových prvků, snižuje svařovatelnost, odolnost vůči korozi a antioxidaci oceli, takže teplotěsná ocel obecně chce snížit obsah uhlíku, ale obsah uhlíku je příliš nízký, pevnost oceli se sníží. Ocel T91 má 20% nižší obsah uhlíku ve srovnání s ocelí 12Cr1MoV, což je stanoveno s ohledem na účinky výše uvedených faktorů.

T91 ocel obsahuje stopové množství dusíku, účinek dusíku se odráží ve dvou aspektech. Na jedné straně hrát posilování pevného rozpustí, rozpustnost dusíku v oceli při normální teplotě je velmi malá, T91 oceli po svařování teplotní vliv zóny při svařování ohřívání a po svařování tepelné zpracování, se objeví postup pevného rozpustí a vypadávání VN: při svařování ohřívání v oblasti tepelného vlivu již vytvořené austenitické tkáně v důsledku rozpustí VN, obsah dusíku se zvyšuje, poté se zvýší míra přenasycení tkáně při normální teplotě, v následném tepelném zpracování po svařování je malá vypadávání VN, což zvyšuje stabilitu tkáně a zvyšuje hodnotu trvalé pevnosti oblasti tepelného vli Na druhé straně, T91 ocel také obsahuje malé množství A1, dusík může tvořit A1N, A1N je více než 1 100 ° C ve velkém množství rozpuštěné do podkladu, při nižších teplotách opět vypadá, může hrát lepší efekt posílení rozptýlení.

Přidání chromu je především zlepšení odolnosti proti oxidaci, odolnosti proti korozi oceli, obsah chromu je menší než 5%, 600 ° C začíná intenzivní oxidaci a obsah chromu dosahuje 5% má dobrou odolnost proti oxidaci. 12Cr1MoV ocel má dobrou odolnost vůči oxidaci pod 580 ° C, hloubka koroze 0,05 mm / a, při 600 ° C začíná být špatná, hloubka koroze 0,13 mm / a. Obsah chromu T91 se zvýší na přibližně 9%, použití teploty může dosáhnout 650 ° C, hlavním opatřením je, aby se rozpustilo více chromu v podloží.

Vanadium a niobium jsou silné prvky tvořící uhlík, které se mohou po přidání vytvořit s uhlíkem malé a stabilní slitinové uhlíky, které mají silný efekt posílení rozptýlení.

5 Přidání molybdenu je především pro zvýšení tepelné pevnosti oceli, hrát roli posílení pevného rozpustu.

2.2 Tepelné zpracování

Konečné tepelné zpracování T91 je pozitivní ohněm + vysoká teplota ohněm, teplota pozitivního ohněm je 1040 ° C, doba izolace není menší než 10 min, teplota ohněm je 730 ~ 780 ° C, doba izolace není menší než 1 hodinu, po konečném tepelném zpracování tkáně je ohněm martenitu.

2.3 Mechanické vlastnosti

T91 oceli normální teplotní pevnost tažení ≥ 585 MPa, normální teplotní odolnost ≥ 415 MPa, tvrdost ≤ 250 HB, prodloužení (standardní kruhový vzorek s rozměrem 50 mm) ≥ 20%, přípustná hodnota napětí [σ] 650 ℃ = 30 MPa.

2.4 Svařovací vlastnosti

Podle vzorce doporučeného Mezinárodním svařovacím institutem je ekvivalent uhlíku T91

T91 má špatnou svařovací schopnost.

Problémy při svařování T91

3.1 Tvorba tvrzených tkání v oblasti tepelného vlivu

Jak je vidět na obrázku 1, T91 kritická rychlost chlazení je nízká, austenitická stabilita je velká, při chlazení není snadné k normálnímu perlitovému přechodu, takže při chlazení na nižší teplotu dochází k martenitickému přechodu. Právě proto má T91 velkou tendenci k tvrzení a chladným praskáním.

Vzhledem k tomu, že různé tkáně v oblasti tepelného vlivu mají různou hustotu, koeficient rozšíření a různé formy krystalické mřížky, budou při ohřívání a chlazení nevyhnutelně doprovázeny různým objemovým rozšířením a kontrakcí; Vzhledem k tomu, že svařovací ohřívání má charakteristiky nerovnoměrnosti a vysoké teploty, je vnitřní napětí svařovacího spoje T91 velké.

U T91 je austenit velmi stabilní a musí být ochlazen na nižší teplotu (přibližně 400 °C), aby se stal martenitem. Velké martenitické tkáně jsou křehké a tvrdé a spojky jsou opět ve složitém stavu napětí. Současně se vodík při chlazení svařovacích švů šíří ze svařovacích švů do blízké oblasti švů, přítomnost vodíku přispívá k křehkosti martensitu, což je výsledkem jeho syntézy, což snadno vytváří studené trhliny v tvrdé oblasti.

3.2 Růst zrn v oblasti tepelného vlivu

Svařovací tepelný cyklus má významný vliv na růst zrn v oblasti tepelného vlivu svařovací hlavy, zejména v těsné blízkosti oblasti, kde teplota ohřívání dosahuje nejvyšší teploty. Když je rychlost chlazení nižší, objeví se v oblasti tepelného vlivu svařování velké blokové železové a karbidové tkáně, což způsobuje výrazný pokles plasticity oceli; Když je rychlost chlazení vysoká, kvůli vzniku velké martensitní tkáně se také sníží plasticita svařovacích spojů.

3.3 Vývoj měkkých vrstev

Ocel T91 je svařována ve stavu úpravy, oblast tepelného vlivu vytváří nevyhnutelnou měkkou vrstvu a měkkání je vážnější než měkká ocel odolná proti teplu. Když se používá specifická rychlost ohřívání a chlazení je pomalejší, míra změkčení je větší. Navíc šířka měkké vrstvy a její vzdálenost od spojovací linky souvisí nejen s tepelnými podmínkami a vlastnostmi svařování, ale také s předehříváním, tepelným ošetření po svařování atd. V kotelně v Harbinu byl proveden experiment s křivkou tvrdosti zóny tepelného vlivu svařování T91, viz obrázek 2.

3.4 Napětí korozní trhliny

T91 ocel před tepelným ošetření po svařování, teplota chlazení obvykle není nižší než 100 ° C, pokud se chladí při pokojové teplotě, a prostředí je poměrně vlhké, je náchylné k napětí korozní trhliny. Německo stanoví, že před tepelným zpracováním po svařování musí být chlazeno pod 150 ° C. Teplota chlazení není nižší než 100 ° C při silnějších, úhlových svařovacích švech a špatných geometrických rozměrech. Pokud se ochlazí k pokojové teplotě, je přísně zakázáno vlhkost, jinak je náchylná k napětí korozní trhliny.

4 Svařovací proces oceli T91

4.1 Výběr teploty

T91 ocel Ms bod je asi 400 ° C, předehřívání teplota je obecně vybrána 200 až 250 ° C. Teplota předehřátí nemůže být příliš vysoká, jinak rychlost chlazení spoje snižuje, což může způsobit vypadávání karbidu v krystalické hranici svařovacího spoje a tvorbu tkáně ferritu, čímž se výrazně snižuje odolnost proti nárazu ocelového svařovacího spoje při pokojové teplotě. Dolní hranice teploty předehřátí lze dobře vysvětlit zkouškami zapojení provedenými v kotelně v Harbinu.

Zkušební tyč z oceli T91 s průměrem 8 mm a hloubkou 0,5 mm, podložní deska z oceli 13CrMo s tloušťkou 20 mm, zkouška se provádí bez předehřívání, předehřívání 150 ° C, předehřívání 200 ° C a předehřívání 250 ° C. Svařovací tyč J707. Svařovací proud je 165 až 170 A, obloukové napětí je 21 až 267 V, výsledky zkoušky jsou uvedeny v tabulce 2.

Tabulka 2 Výsledky zkoušky T91

Testování

Podmínky vzorku

Úroveň stresu

/ MPa Doba přerušení

/ min.

Bez předehřátí 1 303.8 9 9

2 186 8 237

3 176.4 8.3 1440 Nepřerušené

Předehřátí 150 ℃ 4 421,4 8,1 1260

5 354.8 120 Nepřerušené

Předehřátí 200 ℃ 6 465,2 8,6 1440 Nepřerušené

7 482,7 8,1 438

8 539 7,9 313

Předehřátí 250 ℃ 9 539 8.2 1440 Nepřerušené

10 600 8.0 1440 Nepřerušené

Z výše uvedených výsledků zkoušek je známo, že kritické napětí svařovacího spoje T91 je 176,4 MPa bez předehřátí; Při předehřátí 150 ° C je kritické napětí 354,8 MPa, což je 85,4% limitu podložnosti normální teploty T91 oceli 415 MPa; Při předehřátí nad 200 ° C je kritické napětí vyšší než 460 MPa, což překračuje limit normální teploty T91 oceli. Proto, aby se zabránilo vzniku studených trhlin při svařování oceli T91, teplota předehřátí nesmí být nižší než 200 ° C, Německo stanoví teplotu předehřátí 180 ~ 250 ° C a americká společnost CE stanoví teplotu předehřátí 120 ~ 205 ° C.

4.2 Výběr teploty mezi vrstvami

Teplota mezi vrstvami nesmí být nižší než dolní hranice teploty předehřívání, ale stejně jako volba teploty předehřívání, teplota mezi vrstvami nesmí být příliš vysoká. T91 teplota mezi svařovacími vrstvami je obecně kontrolována mezi 200 a 300 ° C. Francie předpisuje, že teplota mezi vrstvami nepřekročí 300 °C. Americké předpisy: teplota mezi vrstvami může být mezi 170 až 230 ° C.

4.3 Výběr počáteční teploty po svařování

T91 vyžaduje po svařování chlazení pod bodem Ms a ponechání určité doby před opálením. Rychlost chlazení po svařování je 80 až 100 ° C / h. Pokud není izolována, austenitická tkáně spoje nemusí být úplně proměněna a ohřívání opálením způsobí, že se uhlíky usadí podél austenitického krystalu, což je křehká tkáně. Po svařování T91 však není dovoleno ochlazení na pokojovou teplotu a opálení, protože při ochlazení svařovacích spojů na pokojovou teplotu vzniká nebezpečí chladných trhlin. Pro T91 je optimální počáteční teplota 100 až 150 ° C a izolace 1 hodinu, což v podstatě zajišťuje dokončení transformace tkáně.

4.4 Výběr teploty pálení, teplostní doby a rychlosti chlazení pálení

Ocel T91 má tendenci k chladným trhlinám a za určitých podmínek může snadno vyvolat zpožděné trhliny, takže svařovací spoj musí být zažáren do 24 hodin po svařování. T91 po svařování stavu je tkanina plechového martensitu, po spálení se může proměnit v spálený martensit, jeho výkon je lepší než plechový martensit. Při nízké teplotě pálení není efekt pálení zřejmý, kovové svařovací švy jsou snadno staré a křehké; Při příliš vysoké teplotě ohřívání (přes kabel AC1) může spoj opět austenizovat a při následném chlazení opět tvrdit. Současně, jak bylo popsáno výše v tomto článku, určování teploty spálení musí také vzít v úvahu vliv měkké vrstvy spoje. Obecně platí, že teplota pálení T91 je 730 až 780 ° C.

T91 po svařování trvá nejméně 1 hodinu, aby se zajistila úplná přeměna jeho tkáně na zapalený martenit.

Aby se snížilo zbytkové napětí svařovacích spojů T91, musí být rychlost chlazení omezena na méně než 5 °C/min. Svařovací proces oceli T91 je znázorněn na obrázku 3.

předehřátí 200 až 250 °C; Svařování, teplota mezi vrstvami 200 až 300 °C; ② po svařování chlazení, rychlost 80 ~ 100 ° C / h;

5 Příklady použití oceli T91 v tepelných elektrárnách v provincii Guangdong

První svařovací výcvikové centrum pro úřad pro elektřinu provincie Guangdong provedlo hodnocení svařovacího procesu spojování trubek T91 o průměru Φ42 mm x 5mm. Teplota předehřátí je 200 ° C, po svařování je ochlazena na 150 ° C, izolace po 1 hodině je spálena, teplota spálení je 750 ~ 780 ° C, izolace 1 hodinu, rychlost chlazení je menší než 5 ° C / min. Po svařování byl vzorek zkontrolován vzhledem, zkontrolován přerušením, zkouškou nepoškození, zkouškou tažení a ohýbání a výsledky byly splněny, což také ukazuje, že výše uvedený svařovací proces byl úspěšný.

Výše uvedený svařovací proces byl úspěšně použit ve vnějších kroužcích vysokoteplotních opětovných ohřívačů v továrně Sand Cape A v elektrárně Mei County. Po použití oceli T91 v těchto elektrárnách se výrazně snížila frekvence nehod způsobených přeteplotami.

6 Závěry

①T91 ocel se spoléhá na princip legování, zejména přidáno malé množství niobiumu, vanádu a dalších stopových prvků, vysoká teplotní pevnost, oxidační odolnost oproti 12 Cr1MoV oceli má větší zlepšení, ale jeho svařovací vlastnosti jsou špatné.

T91 ocel má větší tendenci k chladným trhlinám, výběr předehřátí 200 ~ 250 ° C, teplota mezi vrstvami 200 ~ 300 ° C, může účinně zabránit vzniku studených trhlin.

Před tepelným ošetření po svařování T91 musí být ochlazena na 100 až 150 °C, izolace 1 hodinu; teplota ohřívání 730 až 780 °C, izolační doba není menší než 1 hodinu.

Výše uvedený svařovací proces byl použit ve výrobní praxi kotlů o výkonu 200 MW a 300 MW, aby dosáhl uspokojivých výsledků a získal větší ekonomické výhody. Ocelová trubka je dlouhý pruh oceli s dutým průřezem a bez švů. Ocelové trubky mají dutý průřez a jsou hodně použity jako potrubí pro dopravu kapalin, jako je například potrubí pro dopravu ropy, plynu, plynu, vody a některých pevných materiálů. Ve srovnání s pevnou ocelí, jako je kruhová ocel, je lehká hmotnost při stejné pevnosti ohýbu a zkreslení, je to ocel s ekonomickým průřezem, která se široce používá pro výrobu konstrukčních dílů a mechanických dílů, jako jsou ropné vrtačky, pohonné hřídele automobilů, rámy kol a ocelové rámy používané ve stavebních pracích. Výroba kruhových dílů z ocelových trubek může zlepšit využití materiálu, zjednodušit výrobní proces, ušetřit materiál a zpracovávací čas, jako je válečné ložisko, jack pouzdro atd., V současné době se široce používají ocelové trubky. Ocelové trubky jsou nepostradatelným materiálem pro všechny druhy konvenčních zbraní, střelné trubky, dělostřelecké kolíky atd. musí být vyrobeny z ocelových trubek. Ocelové trubky mohou být rozděleny na kulaté trubky a tvarové trubky podle tvaru průřezu. Vzhledem k tomu, že za stejných podmínek obvodu je kruhová plocha největší, může být pomocí kruhových trubek dopraveno více kapalin. Kromě toho je kruhový průřez rovnoměrně ovlivněn vnitřním nebo vnějším radiálním tlakem, takže drtivá většina ocelových trubek je kruhová trubka. Vzorec pro výpočet hmotnosti trubek ze slitiny: [(vnější průměr - tloušťka stěny) * tloušťka stěny] * 0,02466 = kg / m (hmotnost na metr)